關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境質(zhì)量；主成分分析法；地理探測器；驅(qū)動(dòng)力；香格里拉市中圖分類號(hào)：X826 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2025）07-0050-04DOI： 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.07.014

Urban Ecological Environment Quality Assessment and Driving Force Analysis Based on Principal Component Analysis and Geographical Detector

-TakingShangri-La Cityasan Example

WEN Shiya

（The Third Institute of Surveying and Mapping of Guizhou Province，Guiyang55oooo， China）

Abstract：Shangri-LacityisoneoftheregionsinAsia withabundantfloraandfaunaresources，anditisalso the establishmentareaofChina'sfirstnationalforestprotectionpark.Theruggedterrainfragileroadetwork，largetemprature difference betweendayandnight，andunique tourism developmentinthisareahavehadacertain impactonthequality of theecologicalenvironment.Therefore，takingintoaccountnaturalfactorssuchasterrin，soil，andhydrologythis study incorporates human factors such as populationdensityand Gross Domestic Product （GDP）density into the research evaluation index system.Principal componentanalysis is used toevaluatetheecological environment qualityof ShangriLacityin2Oo5，2010，and2O15，andcombinedwithgeographicdetectorstoevealdrivingfactors.Theresultsshowthat the ecological environment quality of Shangri-La city is gradually improving，with about 50% of the areas having strong ecological environmentqualityand increasedecologicalcarryingcapacity.Theareaswith poorecologicalenvironment qualityare mainlyconcentratedinthesouthwestregion，andtheannualtotalprecipitationhasthegreatestimpactonits ecological environment quality.

Keywords：ecologicalenvironmentquality;principalcomponentanalysis;geographicaldetectordrivingforce;Shangri-Lacity

生態(tài)自然環(huán)境是人類賴以生存的基礎(chǔ)。近年來，在全球氣候變暖和人類活動(dòng)的雙重干擾下，土地荒漠化、溫室效應(yīng)、海洋污染、生物多樣性喪失等環(huán)境問題涌現(xiàn)，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)自身恢復(fù)能力和自凈能力不斷減弱[]。生態(tài)環(huán)境與人類密切相關(guān)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量作為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，不僅能夠揭示某個(gè)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況，而且能為該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境修復(fù)及保護(hù)提供合理科學(xué)依據(jù)[2]。NGUYEN等[3]利用層次分析法和地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，GIS）技術(shù)，對(duì)越南中北部沿海地區(qū)進(jìn)行了生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)。DAS等[4通過建立壓力-狀態(tài)－響應(yīng)（Pressure-State-Response，PSR）模型來評(píng)估印度西孟加拉邦穆爾西達(dá)巴德區(qū)濕地的生態(tài)健康狀況。中國對(duì)于生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的研究晚于西方國家，主要以建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和計(jì)算權(quán)重來研究全國或某一區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量[5]。

為研究動(dòng)植物資源較為豐富的地區(qū)在建立保護(hù)區(qū)前后生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化情況，以香格里拉市為案例，采用主成分分析法客觀評(píng)價(jià)2005年、2010年、2015年其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的變化特征，并利用地理探測器探究其特征形成的驅(qū)動(dòng)因子。

1研究區(qū)概況

香格里拉市地理坐標(biāo)為東經(jīng) 99^o 20^′ ～100^° 19^′ ，北緯 26^° （204 52^′～28^° （ 52^′ ，是云南省迪慶藏族自治州下轄市之一，總面積為 11613km² ，位于云南省西北部，是云南省、四川省及西藏自治區(qū)交匯處，也是“三江并流”世界自然遺產(chǎn)腹地，有納帕海、哈巴雪山、碧塔海3個(gè)省級(jí)自然保護(hù)區(qū)和普達(dá)措國家保護(hù)公園，擁有豐富的水資源、礦產(chǎn)資源、動(dòng)植物資源，森林覆蓋率高達(dá) 74.99% 。香格里拉市年溫差較小，全年無夏，平均氣溫為 5.5^°C ，氣溫日較差大，干季氣溫日較差可達(dá) 30% ，因地處高海拔低緯度地帶，氣候隨海拔升高而變化，依次出現(xiàn)6個(gè)氣候帶，屬典型的“立體農(nóng)業(yè)氣候”。

2數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1數(shù)據(jù)分類及處理

根據(jù)研究區(qū)環(huán)境特征，從自然因素和人為因素兩個(gè)方面建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，一共12個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。自然因素包括年均氣溫、年總降水量、數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel，DEM）、坡度、坡向、地形起伏度、植被覆蓋度、水網(wǎng)密度指數(shù)、土地利用以及土壤侵蝕評(píng)價(jià)指標(biāo)。人為因素包括人口密度、國內(nèi)生產(chǎn)總值（GrossDomestic Product，GDP）密度等評(píng)價(jià)指標(biāo)。評(píng)價(jià)指標(biāo)分為正向指標(biāo)和逆向指標(biāo)，評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理主要采用極差標(biāo)準(zhǔn)化方法。

2.2生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

2.2.1 主成分分析法

主成分分析法是一種以降維的方式，將多個(gè)指標(biāo)信息線性變換為少數(shù)指標(biāo)信息的技術(shù)。使用主成分分析法計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化后的12個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)，選取累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到 85% 以上的主成分作為綜合評(píng)價(jià)對(duì)象。2005年、2010年和2015年，GDP、年總降水量、坡度、植被覆蓋度、土地利用等5個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率均在 85% 以上，能夠代表絕大多數(shù)指標(biāo)信息。

2.2.2生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

計(jì)算生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)（EcologicalEnvironmentQualityIndex，EQI）可以在一定程度上客觀地反映研究區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況的好壞，EQI值以離散型數(shù)值來量化生態(tài)環(huán)境質(zhì)量程度。EQI數(shù)值越大，表示生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況越差，反之?dāng)?shù)值越小，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況越好。將2005年、2010年、2015年的EQI值歸一化處理后，采用ArcGIS軟件中的自然斷點(diǎn)法將EQI分為5類，經(jīng)局部調(diào)整，將香格里拉環(huán)境質(zhì)量分為極強(qiáng)（ 0.0～0.4 、較強(qiáng)（ 0.4～0.5 ）、中等（ 0.5～0.6 ）、較弱（ 0.6～0.7 ）、極弱（ 0.7～1.0 ）。

2.3地理探測器

地理探測器是由王勁峰等開發(fā)出來的用于探測單因子或多因子之間的空間分異性和一致性的一種工具，可以分為因子探測器、交互作用探測器、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)探測器以及生態(tài)探測器4個(gè)探測器。本研究使用因子探測器來分析影響香格里拉市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)因子。為避免保護(hù)措施不一致帶來的模型混雜，研究將香格里拉分為保護(hù)區(qū)和非保護(hù)區(qū)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)因子探測。

3生態(tài)環(huán)境質(zhì)量結(jié)果分析

3.1香格里拉市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化特征分析

生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)分布結(jié)果如圖1所示，由此統(tǒng)計(jì)出不同生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)所占面積百分比。2005—2015年，香格里拉市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量逐漸改善。

2005年，中等質(zhì)量區(qū)域面積占比最高為28.85% ，主要分布在中部、東北部地區(qū)；質(zhì)量較弱和極弱地區(qū)面積占比分別為 16.82% 、 9.00% ，主要在西南部和中南部地區(qū)，呈帶狀分布；質(zhì)量極強(qiáng)和較強(qiáng)地區(qū)面積占比相近，分別為 25.14% 、 20.19% ，主要在北部、南部、東部地區(qū)集中分布。

圖1香格里拉市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)分布

2010年，質(zhì)量較弱和極弱區(qū)域面積所占比例分別由2005年的 16.82%.9.00% 下降到 10.24%，8.56% ，主要呈帶狀集中分布于西南部地區(qū)；中等質(zhì)量區(qū)域面積占比為 20.10% ，與2005年相比下降了 8.75% ，主要在中西部呈片狀集中分布，在西南部呈帶狀集中分布；質(zhì)量極強(qiáng)和較強(qiáng)區(qū)域面積占比分別為 36.21% 、24.89% ，主要在北部、中部、東部地區(qū)集中分布。

2015年，香格里拉市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善，質(zhì)量極強(qiáng)和較強(qiáng)區(qū)域面積所占比例總和達(dá)到了65.04% ，主要在北部、中部及南部呈片狀集中分布；中等質(zhì)量區(qū)域面積占比為 14.62% ，主要在中南部呈片狀集中分布，在西南部呈帶狀集中分布；質(zhì)量較弱區(qū)域所占面積比為 12.81% ，從2005年到2015年呈現(xiàn)先降后升的情況，由 16.82% 下降到 10.24% 在上升到 12.81% ，主要在西南、南部地區(qū)呈帶狀集中分布。

質(zhì)量極弱地區(qū)面積占比為 7.53% ，主要在西南地區(qū)呈帶狀集中分布。

3.2 驅(qū)動(dòng)力分析

因子探測器結(jié)果如表1所示，因子值表示自變量對(duì)因變量空間分異性的解釋程度，因子值越大，自變量對(duì)因變量的影響程度越大，反之則越小。2005年，年總降水量、年均氣溫、DEM是影響香格里拉生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要驅(qū)動(dòng)因子。2010年，年總降水量、坡度、年均氣溫是影響香格里拉保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要驅(qū)動(dòng)因子，而年總降水量、人口密度、年均氣溫則是影響香格里拉非保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要驅(qū)動(dòng)因子。2015年，年總降水量、坡度、DEM是影響香格里拉保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要驅(qū)動(dòng)因子，而年總降水量、人口密度、GDP密度則是影響香格里拉非保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要驅(qū)動(dòng)因子。

4結(jié)論

研究分析香格里拉市多年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的變化2005一2015年，香格里拉市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不斷增強(qiáng)，保護(hù)區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量大幅提升，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量增強(qiáng)。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差、質(zhì)量較低的區(qū)域主要從西部到南部呈帶狀集中分布，該地區(qū)受人類活動(dòng)干擾，導(dǎo)致生態(tài)承載能力較差抗外界干擾能力有所下降，是香格里拉市未來生態(tài)保護(hù)和生態(tài)修復(fù)的重點(diǎn)考慮區(qū)域。驅(qū)動(dòng)力分析結(jié)果顯示，2005—2015年，影響香格里拉市保護(hù)區(qū)和非保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要驅(qū)動(dòng)因子是年總降水量、年均氣溫、DEM、人口密度和GDP密度。對(duì)于區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的研究，評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取及建立是研究中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本研究提到的12個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)是在前人的研究基礎(chǔ)上，根據(jù)數(shù)據(jù)的可獲取性及數(shù)據(jù)處理的可操作性等因素而選擇的，尤其是人為因素僅考慮了人口密度和GDP密度，部分因素沒有考慮，未來需進(jìn)一步提升指標(biāo)選取的全面性。

表1因子探測結(jié)果

參考文獻(xiàn)

1朱琪，周旺明，賈翔，等.長白山國家自然

保護(hù)區(qū)及其周邊地區(qū)生態(tài)脆弱性評(píng)估[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2019（5）：1633-1641.

2 靳毅，蒙吉軍.生態(tài)脆弱性評(píng)價(jià)與預(yù)測研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志，2011（11）：2646-2652.

3 NGUYENAK，LIOUYA，LIMH，et al.Zoningeco-environmental vulnerability for environmentalman-agement and protection[J].EcologicalIndicators，2016，69：100-117.

4 DASS，PRADHANB，SHITPK，etal.Assessment of wetland ecosystem health usingthe Pressure-State-Response （PSR）model：acasestudyof mursidabaddistrict ofwestbengal（India）[J].Sustainability，2020（15）：5932.

5 胡思雨.湖北省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)研究[D].武漢：武漢大學(xué)，2018.

6 王勁峰，徐成東.地理探測器：原理與展望[J]地理學(xué)報(bào)，2017（1）：116-134.